O L U T Í P A C *
Profesor:
20
T e m a
Julio Oria
UNIDADES QUÍMICAS DE MASA
INTRODUCCIÓN : Por su tamaño extremadamente pequeño la masa individual de un átomo, molécula o ion es muy pequeña, del orden de 10-23gramos, imposible de medir experimentalmente en una balanza. Es por eso que se ha considerado conveniente crear una unidad especial en la que la masa de dichas sustancias se pueda expresar sin el empleo de exponentes. Esta unidad que expresa dichas masas en números más “manejables” se denomina unidad de masa atómica (uma).
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CONCEPTO :
Es parte de la química que se encarga del estudio de las diferentes unidades que se emplean para expresar la masa de las sustancias químicas (átomos, moléculas, iones) y su relación con el número de partículas contenidas en una muestra.
UNIDAD DE MASA ATÓMICA (uma) : También llamada dalton (Da) en el campo de la biología. Es la unidad apropiada para expresar la masa de las sustancias químicas (átomos, moléculas, iones) Se define como la doceava parte de la masa de un átomo de C-12.
1 uma = Mas Masaa de un áto átomo mo de 12C = 1.6 1.6605 60539x 39x10 10 -24g 12 Nota:
* Se tomo como referencia al carbono debido a los miles de compuestos que forma (principalmente orgánicos). A la vez que se toma al isótopo de C-12 por ser el más abundante y más estable. * Por acuerdo internacional en 1962 la IUPAC le asignó al átomo de C-12 una masa de 12.000 uma. MASA ISOTÓPI ISOTÓPICA CA (A ) : * Es la masa específica en uma, que posee cada isótopo de un elemento. Sus valores se determinan mediante el espectrómetro de masas. r
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MASA ATÓMICA ( A ) : Es la masa representativa de un elemento químico, se calcula a partir del promedio ponderado de las masas de los isótopos que posee dicho elemento y que se presentan en forma natural. Ejemplo: El cloro tiene dos isótopos que se encuentran en la naturaleza: r
ISÓTOPOS
MASA ISOTÓPICA
ABUNDANCIA
Cl-35
34.969 uma
75.77%
Masa atómica (Cl) = (34.969x0.757 (34.969x0.7577) 7) + (36.966x0.2423 (36.966x0.2423)) = 35.45 uma 35.5 uma
Cl-37
36.966 uma
24.23%
Cuando no se cuentan con datos de masas isotópicas, se puede tomar como referencia el número de masa para calcular la masa atómica.
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Química ISÓTOPOS
MASA ISOTÓPICA
Cl-35
35 uma
Julio Oria
ABUNDANCIA 75.77%
Masa atómica (Cl) = (35x0.7577) + (37x0.2423) = 35.48 uma 35.5 uma
Cl-37
37 uma
Otros valores:
Al P Elemento H C N O Na Mg Al Ar (u (u))
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S Ca
1 1 2 1 4 1 6 23 2 4 27 31 3 2 4 0
MASA MOLECULAR :
Representa la masa promedio de una molécula, es decir unida por enlace covalente. Se determina sumando los pesos atómicos de los elementos que forman la molécula multiplicada por sus respectivos subíndices. Ejemplo: P.M: H2O = 2xAr(H) + 1Ar(O) = 2x1 + 1x16 = 18 uma P.M: H2SO4 = 2xAr(H) + 1Ar(S) + 4 Ar(O) = 2x1 + 1x32 + 4x16 = 98uma
MASA FÓRMULA : Se define para sustancias iónicas, que posee una unidad fórmula que en realidad es una fórmula empírica. El procedimiento de cálculo es similar al de la masa molecular. P.F. NaCl = 23x1 + 35.5x1 = 58.5 uma P.F. K2CrO4 = 39x2 + 52x1+ 16x4= 194uma CaCO3 : MF =................................... Al2(SO4)3 CuSO4.5H2O
*
24.23%
: MF =... =....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .... : MF =... =....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ....... ...
MOL :
Si pesamos una determinada cantidad de una sustancia en una balanza, ahora nuestra incógnita sería hallar la cantidad de partículas (unidades) presente en dicha sustancia Así como el agricultor no cuenta los granos de frijol que ha obtenido en una cosecha, sino que calcula esta en sacos de 46 kilos a los que llama “quintales”, así los químicos para representar cantidades especificas de un elemento utilizan una unidad que, como los quintales del agricultor, agricultor, corresponde a un gran número de átomos, moléculas, iones, protones, etc. Los seres humanos para cuantificar los materiales utilizamos ciertas unidades de conteo, como por ejemplo la docena (12 unidades), el millar (1000 unidades), etc. Los químicos químicos para contar partículas partículas (átomos, moléculas, iones, electrones, electrones, protones, etc.) utilizan el mol. “Un mol es la cantidad de una sustancia que contiene el mismo número de unidades 12
estructurales (átomos, moléculas, moléculas, iones) como átomos hay en exactamente 12g de C isotópicamente puro”.
La cantid cantidad ad de átomo átomoss en 12g de C-12 C-12 es: 6.022x1 6.022x100 23 (llama (llamado do número número de avogadr avogadroo N A) 23
1 mol = 6.0221 6.0221367 367 x 10 unidad unidades es = NA unidad unidades es
Ejemplo: - 1 mol de átomos de Ca = 6.022x1023 átomos de Ca - 2 mol de mol molécu éculas las de H2O = 2 x 6.022x1023 mol molécu éculas las de H 2O
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Química
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- 3 mol de electrones= 3 x 6.022x1023 electrones. *
MASA MOLAR :
Una docena siempre es el número 12, sea que hablemos de una docena de huevos o de una docena de elefantes. No obstante, es obvio que una docena de huevos no tiene la misma masa que una docena de elefantes. De manera análoga, un mol siempre es el 23 mismo número (6.022x10 ), pero un mol de de una sustancia sustancia y un mol de otra sustancia distinta tienen diferente masa. EJEMPLO A:
Ambos platillos de la balanza contienen el mismo número de bolas (12), pero no presentan la misma masa EJEMPLO B:
Ambos platillos contienen el mismo número de unidades estructurales (1 mol), pero no presentan la misma masa Ar (S= 32 ; Fe= 56)
La masa de un solo átomo de un elemento (en uma) es numéricamente igual a la masa (en gramos) de un mol de átomos de ese elemento. Esto es cierto sin importar de qué elemento se trate. Ejemplos: * Un átomo de 12C tiene una masa de 12 uma ⇒ un mol de 12C tiene una masa de 12 g * Un átomo de Cl tiene una masa de 35.5 uma ⇒ un mol de Cl tiene una masa de 35.5 g * Un átomo de Au tiene una masa de 197 uma ⇒ un mol de Au tiene una masa de 197 g Existe la misma relación con con el peso molecular molecular,, peso fórmula y la masa de un mol mol de estas sustancias: * 1 molécula de H2O tiene una masa de 18.0 uma ⇒ un mol de H2O tiene tiene una masa masa de 18.0 18.0 g. * 1 unidad fórmula de NaCl tiene una masa de 58.5 uma ⇒ un mol de NaCl tiene una masa de 58.5g En conclusión: 1mol de átomo átomoss de (E) Poseen una 6.022x10 átomos de (E) equivalente a
Ar (E)g
1mol de moléculas de (Y) Poseen una 6.022x10 moléculas de (Y) equivalente a
23
*
PM(Y)g
23
INTERPRETACIÓN DE UNA FÓRMULA INTERPRETACIÓN FÓRM ULA QUÍMICA : Una misma fórmula química puede interpretarse de dos maneras diferentes: A) Cualititivamente, indicando los elementos que constituyen la sustancia y sus características importantes. - Elementos: H, N y O - Compuesto: Ternario - Sustancia: ácida H2SO4 :
B) Cuantitativamente, indicando la cantidad de átomos de los elementos que constituyen la unidad formula o una porción de sustancia. Se expresa en: moles, masa y composición centesimal.
* 1 molécula de H2S O4 contiene: 2 átomos de H /1 átomo de S / 4 átomos de O 7 átomos totales (Heptatómico)
* 1 mol de H2SO4 contiene: contiene: 2 moles moles de H / 1 mol de de S / 4 moles de O 7 moles de átomos en total
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